中衡某工厂车间低压配电系统及变电所【设计明细】

红河学院课程设计课程工厂供电题目某厂的车间变电所及低压配电系统设计院系工学院学生姓名陈文勐学生学号2指导教师雷竞业一、设计任务书1.1设计题目某厂的车间变电所及低压配电所系统设计1.2设计要求要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定配电所及车间变电所的位置与型式，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.3设计任务设计内容包括：负荷计算及无功功率补偿计算，高压配电所所址的选择，配电所主接线方案的选择，车间变压器位置、台数和容量的确定，高低压配电线路及导线截面的选择，短路计算和开关设备的选择，保护配置及整定计算，防雷保护与接地装置设计等。二、负荷计算一、车间的负荷计算及无功功率补偿1、车间的负荷计算1）车间设备组1负荷计算见表1-1：表1-2冷镦车间设备组2的负荷计算表设备代号台数单台容量总容量需要系数costan计算负荷30P30Q30S/AkV30I45桥式吊车218.737.40.150.51.734.328.59.312.646梁式吊车18.28.20.150.51.732.523.34.48.2小计45.60.150.51.736.8411.813.720.8表1-3工具、机修车间的负荷统计表序号车间名称供电回路代号设备容量计算负荷30P()30Q()30S()30I(A)1工具车.1供电回4714.116.521.732.9间路.2供电回路5616.819.725.939.4.3供电回路4212.614.719.429.5.4供电回路3510.512.316.224.62机修车间.5供电回路15037.543.957.787.7小计1805463.283.2126.44）车间设备总负荷统计见表1-4：表1-4冷镦车间总的负荷统计表用电单位名称设备容量需要系数costan计算负荷30P()30Q()30S()30I(A)设备组Ⅰ1341.70.20.51.73268.3464.3536.7815.4设备组Ⅱ45.60.150.51.736.8411.8313.6820.8工具车间1805463.283.2126.4机修车间15037.543.957.787.7总计1717.3366.64583.23691.281050.3取pK=0.90qK=0.95330.0554.0644.8979.72、无功功率补偿1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：kVAS8.644)554330(22)1(30因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000·A。这时变电所低压侧的功率因数为：51.08.644330cos)2(2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的9.0cos，考虑到变压器本身的无功功率损耗TQ远大于其有功功率损耗TP，一般TTPQ)5~4(，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取92.0cos'。要使低压侧功率因数由0.51提高到0．92，低压侧需装设的并联电容器容量为：var416var)]92.0tan(arccos)51.0s[tan(arcco33092.0cos'kkQc取var417kQc3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：kVAkVAS357)417544(33022)2(30变压器的功率损耗为：kWkVASPT4.5357015.0015.0)2(30var4.2135706.006.0)2(30kkVASQT变电所高压侧的计算负荷为kWkWkWP4.3354.5330')1(30var4.158var4.21var)417554(')1(30kkkQkVAS371)4.158()4.335(22')1(30补偿后工厂的功率因数为904.03714.335cos')1(30')1(30'SP4）车间变电所负荷计算见表1-5：表1-5车间变电所负荷计算表序号车间名称需要系数设备容量计算负荷30P()30Q()30S()30I(A)1设备组10.21341.72268.3464.3518.6828.42设备组20.1545.66.8411.8315.4821.343工具车间1805463.250.2252.34机修车间15037.543.960.577.66总计1717.32330554644.8979.7380V侧补偿前负荷330330554644.8979.7380V侧无功补偿容量235235417512.6735.2380V侧补偿后负荷330330137357543变压器功率损耗5.45.421.48512510侧负荷总计335.4335.4158.437121.4二、确定车间变电所主变压器型式、容量和数及主接线方案1、确定车间变电所主变压器型式在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10、S11、S11等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（、、3、10、6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（7、、3等）。本设计选择S9系列三相油浸自冷电力变压器。2、总降压变电所主变压器台数和容量的确定车间变电所变压器台数和容量确定原则和总降压变电所基本相同。即首先保证电能质量的要求下，最大限度减少投资、运行费用和有色金属耗用量。车间变电所变压器台数选择原则，对于二、三级负荷，变电所只设置一台变压器，其容量可根据计算负荷决定。可以考虑从其他车间的低压线路取得备用电源，这不仅在故障下可以对重要的二级负荷供电，而且在负荷极不均匀的轻负荷时，也能使供电系统达到经济运行。对一、二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置两台变压器，其容量确定和总降压变电所相同。当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变电所。车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000。根据本设计属三级负荷，选择一台变压器。经计算：kVASN520~427371)4.1~15.1(变压器容量选择630。综上变压器选择S9——630/10，变压器参数见表3-1：表3-1变压器参数表额定容量额定电压联结组标号损耗空载电流阻抗电压价格一次二次空载负载630100.40120062000.94.5747003、变电所主接线方案变电所的主结线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。按上面两种主变压器的方案可设计两种主结线方案：两种主结线方案的比较见表3-2：表3-2两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查表得S9——630/10单价为7.47万元，查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为47.72万元=14.94万查表得S——315/10单价为4.3万元，因此两台综合投资为3.44=17.2万元，比一台主变方案多投资2.26万高压开关柜的综合比较查表得——1A（F）型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为5.35.14万元=21万元本方案采用6台——1A（F）柜，其综合投资约为6×1.5×3.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元。电力变压器和高压开关柜的年运行费查表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.89万元主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变压器的方案多耗2.177万元交供电部门的一次性供电贴费按800元计，贴费为08.0630万元=50.4万元贴费为2×315×0.08万元=50.4万元，和一台主变压器相同从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。线路—变压器组接线、单母线接线、桥式接线。本设计采用一次侧为线路变压器组接线、二次侧为单母线不分段接线。四、短路计算，并选择一次设备1、短路计算1）确定基准值采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:d100·1c10.5,2c0.4确定基准值由d100·1c10.5,2c0.4kAAMVUSIcdd5.55.103100311kAAMVUSIcdd1444.03100322计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值由表查得AMVSoc200,因此1X=AMVAMV200100=0.5电缆线路的电抗标幺值由表3-1查得)/(08.00kmX,因此电力变压器的电抗标幺值查表得5%kU,因此X3=AkVAMV6301001005=AkVAkV6301001010053=7.94绘短路等效电路图如图4-1所示,图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点10.01517.9410.5K1K2短路等效图图4-1短路等效图1K点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值515.0015.05.0*2*1*1XXXK计算1K点所在电压级的基准电流kAUSIddd5.55.103100322计算1K短路电流各值942.1515.011**11KKXIkAIIIkdk681.10942.15.5121kVAIiKKsh236.27681.1052.252.211.kVAIIKKsh235.16681.1052.152.111.MVAXSSKdK5.51942.1100*11计算2K点三相短路时的短路电流计算短路回路总阻抗标幺值455.894.7515.0*3*1*2XXXKK计算1K点所在电压级的基准电流kAUSIddd3.14443100333计算1K短路电流各值118.0455.811*2*2KKXIkAIIIKdK027.17118.03.144*232kAIiKKsh329.31027.1784.184.122.kVAIIKKsh559.18027.1709.109.122.MVAXSSKdK8.11455.8100*22计算结果列表4-1：表4-1短路计算结果短路计算点短路计算点三相短路电流（）电压（）三相短路容量kS(·A)KIshishI1K10.6827.2416.2410.551.52K17.0331.3318.560.411.82）一次设备的选择1、10侧一次设备的选择高压开关柜的选择高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。选择开关柜的型号主要根据负荷等级选择开关柜的型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如102KYN,102JYN,351JYN型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如10KGN,)(1FAGG型开关柜。本设计属三级负荷，选)(1FAGG型开关柜。选择开关柜回路方案号本设计是电缆进线，因此选择回路方案号07。计量柜选)